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培養神経回路のバイオ・コンピュテーションを実現する高解像度神経インターフェース

用于培养神经回路生物计算的高分辨率神经接口

基本信息

批准号：
14J10399
负责人：
矢田祐一郎
金额：
$ 1.6万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、高解像度計測刺激インターフェースを利用して培養神経回路の活動を計測し、柔軟で効率的な神経情報処理原理解明を目指した。特に、外部環境と関りを持たない神経回路で自律的に生まれてくる自発同期発火時空間パターンの意義に着目した。本年度は、昨年度までに得られた研究結果を、査読付き学術論文誌論文、及び博士学位論文としてまとめた。・発達を通して多様な活動が生まれる過程の観測神経活動の多様性がどのような過程を経て培養神経回路に備わるのかを知るために、培養神経回路の発達過程を経時的に観測した。その結果、同期規模分布が指数分布（培養4-6日目頃）、二峰性分布（培養7-10日目頃）を示す時期を経て、最終的にべき分布を示すことがわかった。べき分布は多様性の指標と考えられている。また、二峰性分布を示すとき神経回路は一様な時空間パターンを伴う特徴的な大規模同期を示すのに対し、べき分布を示すときは多様な時空間パターンを示した。実験は昨年度実施し、本年度は結果をまとめて査読付き論文誌に投稿し、掲載された。・　自発活動と外部刺激応答との関連性神経回路に自発的に生まれる時空間パターンが記憶として動作し得るか調べるため、外部から電気刺激を与えて誘発した誘発時空間パターンと自発時空間パターンを比較した。自発時空間パターンと誘発時空間パターンに対して次元削減法を適用し、低次元空間内の軌道として表すと、誘発軌道は自発軌道の一部と類似した。これは、神経回路が自発時空間パターンに対して外部入力を割り当てて表現することを示し、「記憶の座」とも呼べる神経活動は自律的に生み出されることを示唆する。本年度は昨年度の予備的結果を進めて実験・解析を実施した。まとめた結果を2017年度中に査読付き論文誌に投稿予定である。長期的刺激を加えた場合の自発・誘発時空間パターン変化を調べることは今後の課題である。

This study aims to clarify the principles of high-resolution measurement of stimuli and their utilization in the measurement of activity in cultured neural circuits and in the processing of neural information. In particular, the external environment is related to the development of self-discipline in the mental circuit. This year's research results, research papers, and doctoral theses were obtained. The diversity of neural activity in the process of development and communication is measured. The diversity of neural activity in the process of development and communication is measured. The results are shown as follows: the distribution of the same period scale, exponential distribution (4-6 days of culture), bimodal distribution (7-10 days of culture), and the distribution of the final period. A study of the index of diversity in distribution. The two-peak distribution shows that the loop has a time-space distribution and a large-scale time-space distribution, which shows that the loop has a time-space distribution. This year's results are published in the journal. Self-activation and external stimuli are associated with self-activation and self-activation. The orbit in low dimensional space is similar to the orbit in low dimensional space. This is the first time that the brain circuit has been exposed to external forces. The brain circuit has been exposed to external forces. The brain circuit has been exposed to external forces. This year, the results of the preparations for the previous year have been improved and analyzed. The results of the 2017 annual survey are scheduled for submission. Long-term stimulation, self-development, self-development, self

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

状態空間モデルと先導空間活動パターンによる培養神経回路バースト活動の再構成

使用状态空间模型和主导空间活动模式重建培养的神经回路突发活动

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yuichiro Yada;Takeshi Mita;Ryohei Kanzaki;Douglas Bakkum;Hirokazu Takahashi;矢田祐一郎，三田毅，神崎亮平，高橋宏知;矢田祐一郎，眞田章広，神崎亮平，高橋宏知;矢田祐一郎，神崎亮平，高橋宏知
通讯作者：
矢田祐一郎，神崎亮平，高橋宏知

Dimensionality reduction of massively recorded activity reveals sequential structure and state-dependency in dissociated neurons

大量记录的活动的降维揭示了分离神经元的顺序结构和状态依赖性

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yuichiro Yada;Ryohei Kanzaki and Hirokazu Takahashi
通讯作者：
Ryohei Kanzaki and Hirokazu Takahashi

Estimating stationary functional connection underlying switching-state network activity

估计切换状态网络活动的静态功能连接

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yuichiro Yada;Osamu Fukayama;Takayuki Hoshino;Kunihiko Mabuchi
通讯作者：
Kunihiko Mabuchi

A switch to readout internal memory in cortical cultures

皮质培养中读取内部记忆的转变

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yuichiro Yada;Kaori Furuike;Takeshi Mita;Ryohei Kanzaki;Douglas Bakkum and Hirokazu Takahashi
通讯作者：
Douglas Bakkum and Hirokazu Takahashi

Functional sub-network of leader neurons in self-organized dissociated cortical network

自组织分离皮质网络中前导神经元的功能子网络